C++拾遗--lambda表达式

C++拾遗--lambda表达式

前言

有时，我们需要在函数内部频繁地使用某一功能。此时，我们可以把这种功能写成一个独立的函数。而实际上，这个新的函数很可能是不需要在其它的地方进行调用的。我们想限定它的作用范围，最好是仅限于当前函数。而函数的内部是不可以重新定义其它的函数的。为了解决这个问题，在新的标准中，C++引入了lambda表达式(lambda expression)的概念。有了lambda表达式，C++向一门完美的语言又进了一大步。总的来说，lambda表达式极大地提升了C++的函数运用能力。

lambda表达式

《C++Primer》中对它的描述是“一个lambda表达式表示一个可调用的代码单元，可理解为一个未命名的内联函数”。lambda表达式的一般形式是

[capture list] (parameter list) ->return type {function body}

capture list -> 捕获列表(必选)
parameter list -> 参数列表(可选)
function body -> 函数主体(必选)
return type -> 返回值类型(可选)

下面我们一一探讨

感性认识

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	//定义一个lambda表达式
	auto print = [](string s){
		for (int i = 0; i < s.size(); i++)
			cout << s[i] << " ";
		cout << endl;
	};

	string man = "man";
	string woman = "woman";
	string say = "ILOVEYOUBABY";

	//对print的调用形同一个函数
	print(man);
	print(woman);
	print(say);

	cin.get();
	return 0;
}

运行

capture list(捕获列表)

在捕获列表中指明需要用到的局部变量(全局变量可直接使用，不需捕获)。两种捕获方式：值捕获、引用捕获。

需要指出：捕获列表只用于捕获局部非static变量。

1.值捕获

前提：被捕获的变量是可以被拷贝的。
重点：在值捕获时，默认情况下，是不可以修改捕获列表中变量的值的，除非在parameter list后加关键字mutable。
难点：拷贝的时机是在lambda表达式定义时，而不是使用时。

实例

#include <iostream>
using namespace std;

int g_data(1);

int main()
{
	//data的定义必须在lambda表达式之前，否则无法捕获
	int data(2);
	auto fun = [data]()mutable{
		//在lambda表达式中，修正data的值
		data = 3;     //若不加mutable，此处会error
		g_data = 4;
	};
	cout << "fun()调用之前" << endl;
	cout << "g_data = " << g_data << ends << "data = " << data << endl;	
	//修正data的值
	data = 5;
	//在修正后进行调用，以验证值捕获的时机
	fun();
	cout << "fun()调用之后" << endl;
	cout << "g_data = " << g_data << ends << "data = " << data << endl;
	cin.get();
	return 0;
}

运行

2.引用捕获

在变量名前加&，即为引用捕获。它和引用的语法一样。
实例

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
	cout << "引用捕获演示" << endl;
	int data(0);
	cout << "fun()调用之前 ";
	cout << "data = " << data << endl;
	auto fun = [&data](){
		data++;     //由于是引用捕获，在修改值时，mutable可以不加
	};
	//调用fun()
	fun();
	cout << "fun()调用之后 ";
	cout << "data = " << data << endl;
	cin.get();
	return 0;
}

运行

隐式捕获

隐式捕获并不是第三种捕获方式，它只是捕获列表的一种书写方式。
几种常见的写法

[&] 所有变量均采用引用捕获。
[=] 所有变量均采用值捕获。
[&,identifier_list] identifier_list是一个用逗号隔开的参数列表，这个列表中的局部变量使用值捕获，其它的使用引用捕获。
[=,identifier_list] identifier_list是一个用逗号隔开的参数列表，这个列表中的局部变量使用引用捕获，且变量名前需添加&，其它的使用值捕获。

特别的，空捕获列表[]：表示lambda表达式中不能使用任何局部变量。

实例

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
	int a, b, c;
	a = b = c = 0;
	//在fun1中a、b、c都采用值捕获
	auto fun1 = [=]()mutable{
		a++;
		b++;
		c++;
	};
	//在fun2中a、b、c都采用引用捕获
	auto fun2 = [&](){
		a++;
		b++;
		c++;
	};
	//在fun3中a采用引用捕获，b、c采用值捕获
	auto fun3 = [=, &a](){
		a++;
	};
	//在fun4中b、c采用引用捕获，a采用值捕获
	auto fun4 = [&, a](){
		b++;
		c++;
	};
	fun1();
	cout << "fun1() a = " << a << " b = " << b << " c = " << c << endl;
	a = b = c = 0;
	fun2();
	cout << "fun2() a = " << a << " b = " << b << " c = " << c << endl;
	a = b = c = 0;
	fun3();
	cout << "fun3() a = " << a << " b = " << b << " c = " << c << endl;
	a = b = c = 0;
	fun4();
	cout << "fun4() a = " << a << " b = " << b << " c = " << c << endl;
	cin.get();
	return 0;
}

运行

parameter list(参数列表)

参数列表和普通函数的参数列表用法基本一致，除了一点：不可以有默认实参。
即是不可以有这种写法：[](int a=0){};

function body和return type

三点规则：

若function body中只有一条return语句，则return type可以没有，返回值类型由return语句推测。
若无return语句，则返回值类型为void.
若除了return语句外还有其它语句，则必须指定返回值的类型，且必须使用尾置返回类型，即"->类型名"的形式。

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